JP2010236883A - 摩擦円推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦円の推定精度を高くすることができる摩擦円推定装置を提供すること。
【解決手段】 タイヤから車体に伝達する振動伝達特性が減衰特性となる周波数を有する同定トルクを車輪に付与するようにした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、摩擦円を推定する摩擦円推定装置に関する。

この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、車輪のブレーキ液圧を微少量だけ上昇および下降させることにより、車体への衝撃を少なくしつつ摩擦円を推定するものが開示されている。

特開平４―８３１４７号公報

上記従来技術においては、車輪のトルク変動量が小さいため、摩擦円の推定精度が低下する問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、摩擦円の推定精度を高くすることができる摩擦円推定装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明においては、タイヤから車体に伝達する振動伝達特性が減衰特性となる周波数を有するトルクを車輪に付与するようにした。

よって、タイヤから車体に伝達する振動を抑制することができるため、車輪に付与するトルクを大きくすることが可能となり、摩擦円の推定精度を向上させることができる。

実施例１のタイヤモデルを示す図である。 実施例１のタイヤ駆動トルクとスリップ率との関係を示すグラフである。 実施例１の二慣性系のモデルを示す図である。 実施例１の摩擦円推定装置の制御ブロック図である。 実施例１の同定トルク演算部の制御ブロック図である。 実施例１の振動伝達特性を示すグラフである。 実施例１の車輪の回転速度に対して設定する初期振幅を示すグラフである。 実施例１の時間と振幅増幅率との関係を示すグラフである。 実施例１の摩擦円推定部の制御ブロック図である。 実施例２の摩擦円推定装置の制御ブロック図である。 実施例２の同定トルク演算部の制御ブロック図である。 実施例２の摩擦円推定部の制御ブロック図である。 実施例２のスリップ率とタイヤ駆動トルクとの関係を示すグラフである。 実施例２のドライビングプレジャと摩擦円との関係を示すグラフである。 実施例３の同定トルク演算部の制御ブロック図である。 実施例３のモータからタイヤへのトルク伝達特性を示すグラフである。

［実施例１］
〔モデルについて〕
まず実施例１の説明で用いるタイヤモデルについて説明する。図１はタイヤ１０が回転運動している状態を示す図である。ここで、r[m]はタイヤ１０の回転半径、ω[rad/s]は車輪回転速度、V_v[m/s]は車体速度（車軸の並進速度）、W[N]は輪荷重、μは路面摩擦係数、T_g[N]はタイヤ１０が発生する駆動力（タイヤ駆動トルク）をそれぞれ表す。ここでタイヤスリップ率λは次の式(1)により表される。

図２は、タイヤ駆動トルクT_gとタイヤスリップ率λとの関係を示すグラフである。図２に示すように、タイヤスリップ率λが大きくなるに従って、タイヤ駆動トルクT_gは大きくなる。タイヤ駆動トルクが最大値T_{g_MAX}を超えると、タイヤスリップ率λが大きくなるに従って、タイヤ駆動トルクT_gは小さくなる。タイヤ駆動トルクの最大値T_{g_MAX}は路面摩擦係数と輪荷重の掛け算で表され、タイヤ駆動トルクT_gはこの値を超えることはできない。

タイヤ１０の高精度な駆動力制御においては、タイヤ駆動トルクの最大値T_{g_MAX}を精度良く推定することが重要である。実施例１においてはこのタイヤ駆動トルクT_{g_MAX}=μWをタイヤ１０の摩擦円と定義する。

タイヤ１０の摩擦円の推定において、モデルを同定するためにタイヤ１０を装着した車輪１１に同定トルクT_iを付与する。図３は、モータロータを含む駆動軸の回転慣性I₁、タイヤ１０の回転慣性I₂からなる二慣性系のモデルを示す図である。実施例１では車輪１１にモータ２を直接接続した、所謂インホイールモータを用いている。ここで、V_wはタイヤ１０の回転速度、V_gはタイヤ１０と地面と接地面の速度、I₁はモータロータを含む駆動軸の回転慣性、K₁はタイヤ１０のばね定数、C₁はタイヤ１０の粘性抵抗、I₂はタイヤ１０の回転慣性、K₂はタイヤ１０と地面の間のばね定数、C₂はタイヤ１０と地面の間の粘性抵抗をそれぞれ表す。

タイヤ１０と地面との特性であるタイヤ１０と地面の間のばね定数K₂、タイヤ１０と地面の間の粘性抵抗C₂はタイヤ１０のみならず路面や走行状態でも変化するため、測定することが非常に困難である。実施例１の摩擦円推定装置１２は、タイヤ１０と地面の間のばね定数K2や、タイヤ１０と地面の間の粘性抵抗C₂を用いずに摩擦円T_{g_MAX}を推定するものである。

〔構成〕
図４は実施例１の摩擦円推定装置１２の制御ブロック図である。同定トルクT_iを演算する同定トルク演算部（同定トルク演算手段）１と、同定トルクT_iと運転者のアクセルペダル操作により決まる要求トルクT_bとを加算する加算部８と、摩擦円T_{g_max}(=μW)を演算する摩擦円推定部５と、タイヤ１０と地面と接地面の接地面速度V_gを演算する接地面速度演算部４、車輪１１の回転速度V_wを検出する回転速度検出器３とを有している。

同定トルク演算部１は、モータ（トルク付与手段）２により車輪１１に付与する同定トルクT_iを演算して、加算部８に出力する。加算部８は、同定トルクT_iと要求トルクT_bとを加算して、モータ２に出力するモータトルク指令値T_mを演算する。実施例１では、説明の簡単のため要求トルクT_b=0と設定し、モータトルク指令値T_m=同定トルクT_iとして演算している。このモータトルク指令値T_mはモータ２に出力されるとともに、摩擦円推定部５と接地面速度演算部４に出力される。

回転速度検出器（回転速度検出手段）３は車輪１１の回転速度V_wを検出し、この回転速度V_wは摩擦円推定部（摩擦円推定手段）５と接地面速度演算部（接地面速度演算手段）４に出力される。接地面速度演算部４は、モータトルク指令値T_mと車輪１１の回転速度V_wとを入力して、タイヤ１０と地面と接地面の速度（接地面速度）V_gを演算する。この接地面速度V_gを摩擦円推定部５に出力する。摩擦円推定部５は、接地面速度V_gと車輪１１の回転速度V_wと、モータトルク指令値T_mとを入力し、摩擦円μWを演算する。

（同定トルク演算部）
図５は、同定トルク演算部１の制御ブロック図である。同定トルク演算部１は、タイヤ１０から車体へ伝達する前後方向の振動の振動伝達特性G(s)を演算する振動伝達トルク演算部１ａと、振動伝達特性G(s)から同定トルクT_iの周波数f_iを演算する同定トルク周波数決定部１ｂと、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aを決定する同定トルク振幅決定部１ｃと、同定トルクT_iの周波数f_i及び初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aから初期タイヤ駆動トルクT_g ^*を演算する正弦波演算部１ｄと、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*から初期同定トルクT_i ^*を演算するトルク伝達特性演算部１ｅと、初期の同定トルクT_i ^*の振幅を増加させる同定トルク増幅演算部１ｆを有している。ここで振動伝達特性G(s)はタイヤ１０が発生する駆動力の周波数s=j2πfを変数としている。

〈振動伝達特性演算部〉
振動伝達トルク演算部１ａでは、タイヤ１０から車体へ伝達する前後方向の振動の振動伝達特性G(s)を演算する。この振動伝達特性G(s)は、次の式（３）の伝達関数で表すことができる。

ここでa₀〜a_n,b₀〜b_nは時間変化する変数であり、n≦mである。図６は振動伝達特性G(s)を示すグラフである。この振動伝達特性G(s)は事前に測定しても良いし、車体に重力センサを設置して、モータトルク指令値T_mと車輪１１の回転速度V_wからオンラインでモデル化しても良い。これにより、振動伝達特性の変化によらず同定トルクT_iを演算することができ、摩擦円μWの推定精度を向上させることができる。

〈同定トルク周波数決定部〉
同定トルク周波数決定部１ｂでは、振動伝達特性G(s)から同定トルク周波数f_iを演算する。図６は振動伝達特性G(s)を示すグラフである。図６に示すように、振動伝達特性G(s)は周波数が大きくなるほど減衰特性を示す。減衰特性を示す周波数をf_L（例えば10[Hz]）以上とし、モータ２が出力可能な周波数をf_M（例えば500[Hz]）以下とすると、同定トルク周波数f_iは次の式（４）によって決定される。

同定トルク周波数f_iを上記のように設定することにより、同定トルクの発生による車体の振動を抑制せいしつつ、同定トルクを大きく設定することが可能となる。

〈同定トルク振幅決定部〉
同定トルク振幅決定部１ｃにおいて、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aを演算する。初期振幅Aの設定を大きくしすぎると車輪１１のタイヤスリップ率λが大きくなり、タイヤ駆動トルクT_gが摩擦円T_{g_MAX}を超えて低下して、車両挙動を不安定にしてしまうおそれがある。ここでタイヤスリップ率λが大きくなり、タイヤ駆動トルクT_gが摩擦円T_{g_MAX}を超えて低下することをタイヤ駆動トルクT_gが飽和すると表現する。一方、初期振幅Aの設定を小さくしすぎると、正弦波信号を正確に再現できないおそれがある。前述のことを考慮して、初期振幅Aを例えば10[N]程度の値に設定する。また、初期振幅Aは車輪１１の回転速度V_wによって決めても良い。図７は、車輪１１の回転速度V_wに対して設定する初期振幅Aを示すグラフである。このようして初期振幅Aを設定することによって、高い車速領域でも安全に摩擦円推定が可能である。

〈正弦波演算部〉
正弦波演算部１ｄにおいて、同定トルクT_iの周波数f_i及び初期振幅Aから初期タイヤ駆動トルクT_g ^*を演算する。初期タイヤ駆動トルクT_g ^*は、次の式（５）により演算される。

ここで、tは時間を表す。式（５）において、時間平均値が０（ゼロ）となるため、車体速度に変化を生じさせることなく、摩擦円μWを推定することが可能となる。
この式（５）に関わらず、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*を複数周波数の信号を合成しても良い。この場合、複数周波数で同時に測定が可能となる。

〈トルク伝達特性演算部〉
トルク伝達特性演算部１ｅにおいて、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*から初期同定トルクT_i ^*を逆算する。図３の二慣性系モデルより、同定トルクT_iとタイヤ駆動トルクT_gは微分方程式により次の式（６）で示すことができる。

この式（６）から初期タイヤトルクT_g ^*から初期同定トルクT_i ^*の間のトルク伝達特性を演算する。このトルク伝達特性をH(s)とすると、初期同定トルクTi^*は次の式（７）で計算することができる。

ここでΓ^-1[H^-1(s)]はH^-1(s)の逆ラプラス変換を表し、演算子「*」は時間領域での畳み込み積分を表す。このトルク伝達特性演算部１ｅにおける計算精度は摩擦円μWの推定精度に直接関係しないため、タイヤ１０と地面の間のばね定数K₂、タイヤ１０と地面の間の粘性抵抗C₂の値は概算で良い。これによりタイヤ特性によらず正確にタイヤ駆動トルクT_gを発生することでき、さらに摩擦円μWの推定精度を向上させることができる。

〈同定トルク振幅増幅部〉
同定トルク増幅演算部１ｆにおいて、初期同定トルクT_i ^*の振幅を増加させて、同定トルクT_iを演算する。同定トルクT_iは振幅増幅率Bを用いて次の式（８）で表される。

図８は、時間tと振幅増幅率Bとの関係を示すグラフである。振幅増幅率Bの初期値は1より大きい値とする。振幅増幅率Bを、図8に示すように時間に対してランプ状に変化する関数とする。この傾きは運転者のアクセルペダル操作速度より大きくする。これにより、運転者のアクセルペダル操作により増加するタイヤ駆動トルクよりも早く同定トルクT_iを増加させることができ、タイヤ駆動トルクT_gを飽和させるようにすることができ、正確な摩擦円推定を行うことが可能となる。

（接地面速度演算部）
接地面速度演算部４では、タイヤ１０の回転速度V_wとモータトルク指令値T_mとからタイヤ１０の接地面速度V_gを演算する。接地面速度V_gは式（６）から求めた次の式（９）によって表すことができる。

図３の二慣性系モデルにおけるタイヤ１０と地面との特性であるタイヤ１０と地面の間のばね定数K₂、タイヤ１０と地面の間の粘性抵抗C₂といった、タイヤ１０のみならず路面や走行状態でも変化するパラメータを用いずに接地面速度V_gを求めることができるため、正確にモデル化することが可能となる。

（摩擦円推定部）
図９は、摩擦円推定部５の制御ブロック図である。摩擦円推定部５は、タイヤ駆動トルクT_gを演算するタイヤ駆動トルク演算部５ａと、タイヤ駆動トルクT_gの最大値を検出する駆動トルク最大値検出部５ｂとを有している。

〈タイヤ駆動トルク演算部〉
タイヤ駆動トルク演算部５ａにおいて、タイヤ駆動トルクT_gを演算する。タイヤ駆動トルクT_gは、図３の二慣性系モデルから求めた次の式（１０）から演算できる。

図３の二慣性系モデルにおけるタイヤ１０と地面との特性であるタイヤ１０と地面の間のばね定数K₂、タイヤ１０と地面の間の粘性抵抗C₂といった、タイヤ１０のみならず路面や走行状態でも変化するパラメータを用いずにタイヤ駆動トルクT_gを求めることができるため、正確にモデル化することが可能となる。

〈駆動トルク最大値検出部〉
駆動トルク最大値検出部５ｂにおいて、摩擦円μWを推定する。タイヤ駆動トルクT_gが飽和しない範囲で増加させたときには、同定トルクT_iの振幅増加に対しタイヤ駆動トルクT_gも増加する傾向を示す。一方、タイヤスリップ率λが摩擦円の飽和した範囲に達したときには同定トルクT_iの振幅増加に対しタイヤ駆動トルクT_gは減少若しくは増加しない傾向を示す。この現象を利用し、タイヤ駆動トルクT_gの最大値を検出することで摩擦円の飽和を検知し、次の式（１１）を用いて摩擦円μWを推定する。

これにより実際に摩擦円μWを飽和させることができ、さらに推定精度の向上をはかることが可能となる。さらに同定トルクTiをモータ２によって発生させるため、車両の停止状態でも摩擦円μWの推定を可能にできる。

〔作用〕
摩擦円の推定精度を高くするためには、同定トルクを大きくする必要がある。しかし、同定トルクが大きくなると、同定トルクの変化によって車両に振動が伝達しまい、運転者に違和感を与えるおそれがあった。一方、車両の振動を抑制するために同定トルクを小さくすると摩擦円の推定精度が低くなる。

そこで実施例１の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iをタイヤ１０から車体に伝達する振動伝達特性が減衰特性となる周波数を有するようにした。そのため、同定トルクT_iを大きく設定しても車体に伝達する振動を抑制することが可能となる。
また実施例１の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iの振幅増幅率Bを、タイヤ駆動トルクT_gが飽和するまで時間の経過に応じて大きくするようにした。そのため、タイヤ駆動トルクT_gを実際に飽和させることが可能となる。

また実施例１の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iの振幅を大きくする速度を、運転者のアクセルペダル操作により増加する要求トルクの増加速度よりも速くするようにした。そのため、摩擦円推定において、運転者のアクセルペダル操作による要求トルクの変化の影響を抑制することが可能となる。
また実施例１の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iの時間平均値を略ゼロとした。そのため、車体速度に変化を生じさせることなく、摩擦円μWを推定することが可能となる。

また実施例１の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iをモータ２により付与することとした。そのため、車両停止中であっても車輪１１に同定トルクT_iを付与することができ、摩擦円μWの推定を行うことが可能となる。

〔効果〕
次に、実施例１の摩擦円推定装置１２の効果について以下に列記する。
（１）タイヤ１０から車体に伝達する振動伝達特性が減衰特性となる周波数を有するトルクであって、タイヤ１０の摩擦円推定において同定するためにタイヤ１０を装着した車輪１１に付与する同定トルクT_iを演算する同定トルク演算部１と、車輪１１の回転速度V_wを検出する回転速度検出器３と、同定トルクT_iと車輪１１の回転速度V_wとからタイヤ１０と地面との相対速度である接地面速度V_gを演算する接地面速度演算部４と、車輪１１に同定トルクT_iを付与するモータ２と、同定トルクT_iと車輪１１の回転速度V_wと接地面速度V_gとからタイヤ１０の摩擦円μWを推定する摩擦円推定部５と、を設けた。
よって、同定トルクT_iを大きく設定しても車体に伝達する振動を抑制することが可能となるため、摩擦円μWの推定精度を向上させることができる。

（２）同定トルク演算部１は、同定トルクT_iの振幅をタイヤ１０の摩擦円が飽和するまで、時間の経過に応じて大きくするようにした。
よって、タイヤ駆動トルクT_gを実際に飽和させることが可能となり、摩擦円μWの推定精度を向上させることができる。

（３）モータ２は、同定トルクTiと運転者のアクセルペダル操作に基づいた要求トルクT_bに基づいて車輪１１に駆動トルクを付与する手段であって、同定トルク演算部１は、同定トルクT_iの振幅を大きくする速度を、要求トルクT_bが増加する速度よりも速くなるように設定した。
よって、摩擦円推定において、要求トルクT_bの変化の影響を抑制することが可能となり、摩擦円μWの推定制度を向上させることができる。

（４）同定トルク演算部１は、同定トルクT_iの時間平均値を略ゼロとするようにした。
よって、車体速度に変化を生じさせることなく、摩擦円μWを推定することができる。

（５）モータにより同定トルクT_iを付与することとした。
よって、車両停止中であっても車輪１１に同定トルクT_iを付与することができ、摩擦円μWの推定を行うことができる。

［実施例２］
実施例１の摩擦円推定装置１２では、飽和させたタイヤ駆動トルクT_gを用いて摩擦円μWを推定していた。実施例２の摩擦円推定装置１２では、飽和させる前のタイヤ駆動トルクT_gとタイヤスリップ率λとに基づいて摩擦円μWを推定するようにした点で、実施例１の摩擦円推定装置１２と異なる。以下、実施例２の摩擦円推定装置１２について説明するが、実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

〔構成〕
図１０は実施例２の摩擦円推定装置１２の制御ブロック図である。同定トルクT_iを演算する同定トルク演算部１と、同定トルクT_iと運転者のアクセルペダル操作により決まる要求トルクT_bとを加算する加算部８と、摩擦円T_{g_max}(=μW)を演算する摩擦円推定部５と、タイヤ１０と地面と接地面の接地面速度V_gを演算する接地面速度演算部４、車輪１１の回転速度V_wを検出する回転速度検出器３と、車体速度V_vを演算する車体速度演算部（車体速度演算手段）６と、タイヤスリップ率λを演算するスリップ率演算部（スリップ率演算手段）７とを有している。

同定トルク演算部１は、モータ２により車輪１１に付与する同定トルクT_iを演算して、加算部８に出力する。加算部８は、同定トルクT_iと要求トルクT_bとを加算して、モータ２へのモータトルク指令値T_mを演算する。実施例２では、説明の簡単のため要求トルクT_b=0と設定し、モータトルク指令値T_m=同定トルクT_iとして演算している。このモータトルク指令値T_mはモータ２に出力されるとともに、摩擦円推定部５と接地面速度演算部４に出力される。

回転速度検出器３は車輪１１の回転速度V_wを検出し、この回転速度V_wは接地面速度演算部４と車体速度演算部６に出力される。接地面速度演算部４は、モータトルク指令値T_mと車輪１１の回転速度V_wとを入力して、タイヤ１０と地面と接地面の速度（接地面速度）V_gを演算する。この接地面速度Vgを摩擦円推定部５とスリップ率演算部７に出力される。車体速度演算部６は、各車輪１１の回転速度V_w,V_w,2,V_w,3,V_w,4を入力して、車体速度V_vを演算する。この車体速度V_vは、スリップ率演算部７に出力される。スリップ率演算部７では、接地面速度V_gと車体速度V_vとを入力して、タイヤスリップ率λを演算する。このタイヤスリップ率λは摩擦円推定部５に出力される。摩擦円推定部５は、モータトルク指令値T_mと接地面速度V_gとタイヤスリップ率λと車輪１１の回転速度V_wとを入力して、摩擦円μWを演算する。

（同定トルク演算部）
図１１は、同定トルク演算部１の制御ブロック図である。同定トルク演算部１は、タイヤ１０から車体へ伝達する前後方向の振動の振動伝達特性G(s)を演算する振動伝達トルク演算部１ａと、振動伝達特性G(s)から同定トルクT_iの周波数f_iを演算する同定トルク周波数決定部１ｂと、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aを決定する同定トルク振幅決定部１ｃと、同定トルクT_iの周波数f_i及び初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aから初期タイヤ駆動トルクT_g ^*を演算する正弦波演算部１ｄと、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*から同定トルクT_iを演算するトルク伝達特性演算部１ｅを有している。

実施例１の同定トルク演算部１では、トルク伝達特性演算部１ｅは初期同定トルクT_i ^*を演算していたが、実施例１の同定トルク演算部１ではこの初期同定トルクT_i ^*をそのまま同定トルクT_iとして出力している。この点以外の演算方法等は実施例１の同定トルク演算部１と同様である。

（車体速度演算部）
車体速度演算部６では、各車輪１１の回転速度V_w,V_w,2,V_w,3,V_w,4を入力して車体速度V_vを演算する。車体速度V_vは、次の式（１２）から演算することができる。

（スリップ率演算部）
スリップ率演算部７では、接地面速度V_gと車体速度V_vを入力してタイヤスリップ率λを演算する。タイヤスリップ率λは、次の式（１３）にから演算することができる。

（摩擦円推定部）
図１２は、摩擦円推定部５の制御ブロック図である。摩擦円推定部５は、タイヤ駆動トルク演算部５ａと摩擦円参照部５ｃとを有している。

〈摩擦円参照部〉
摩擦円参照部５ｃでは、タイヤ駆動トルクT_gとタイヤスリップ率λを入力して、マップを用いて摩擦円μWを参照する。
図１３は低μ(=μ_L)と高μ(=μ_H)のときの、タイヤスリップ率λとタイヤ駆動トルクT_gとの関係を示すグラフである。図１３に示すように、μが変化するとタイヤスリップ率λに対するタイヤ駆動トルクT_gの傾きであるドライビングプレジャDPが変化する。ドライビングプレジャDPと摩擦円μWとの関係は図１４のように示すことができる。

摩擦円参照部５ｃでは、入力したタイヤ駆動トルクT_gとタイヤスリップ率λからドライビングプレジャDPを演算し、図１４のマップからドライビングプレジャDPに対応する摩擦円μWを参照することで、摩擦円μWを推定している。

〔作用〕
実施例２の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iとタイヤスリップ率λと接地面速度V_gと車輪１１の回転速度V_wからタイヤ１０の摩擦円μWを推定するようにした。同定トルクT_iと接地面速度V_gと車輪１１の回転速度V_wからタイヤ駆動トルクT_gを演算し、このタイヤ駆動トルクT_gとタイヤスリップ率λからドライビングプレジャDPを演算して、マップを用いて摩擦円μWを推定することが可能となる。すなわち、タイヤ駆動トルクT_gを飽和させることなく摩擦円μWの推定を行うことが可能となる。

〔効果〕
次に、実施例２の摩擦円推定装置１２の効果について以下に列記する。
（６）同定トルクT_iとタイヤスリップ率λと接地面速度V_gと車輪１１の回転速度V_wからタイヤ１０の摩擦円μWを推定するようにした。
同定トルクT_iと接地面速度V_gと車輪１１の回転速度V_wからタイヤ駆動トルクT_gを演算し、このタイヤ駆動トルクT_gとタイヤスリップ率λからドライビングプレジャDPを演算して、マップを用いて摩擦円μWを推定することが可能となる。すなわち、タイヤ駆動トルクT_gを飽和させることなく摩擦円μWの推定を行うことが可能となる。そのため、摩擦円μWを推定時の車両挙動変化を抑制することができる。

［実施例３］
実施例１の摩擦円推定装置１２では、同定トルク周波数f_iを、振動伝達特性G(s)が減衰特性を示す周波数f_L以上とし、モータ２が出力可能な周波数をf_M以下とするようにして設定していた。実施例３の摩擦円推定装置１２では、同定トルク周波数f_iを、モータ２からタイヤ１０へのトルク伝達特性が共振特性となる周波数（タイヤ共振周波数）f_kを用いて設定した点で実施例１の摩擦円推定装置１２と異なる。以下、実施例３の摩擦円推定装置１２について説明するが、実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

〔構成〕
（同定トルク演算部）
図１５は、同定トルク演算部１の制御ブロック図である。同定トルク演算部１は、タイヤ１０から車体へ伝達する前後方向の振動の振動伝達特性G(s)を演算する振動伝達トルク演算部１ａと、振動伝達特性G(s)から同定トルクT_iの周波数f_iを演算する同定トルク周波数決定部１ｂと、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aを決定する同定トルク振幅決定部１ｃと、同定トルクT_iの周波数f_i及び初期タイヤ駆動トルクT_g ^*の初期振幅Aから初期タイヤ駆動トルクT_g ^*を演算する正弦波演算部１ｄと、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*から同定トルクT_iを演算するトルク伝達特性演算部１ｅを有している。

実施例３の同定トルク演算部１では、トルク伝達特性演算部１ｅにおいて、タイヤ共振周波数f_kを求めている。また実施例３の同定トルク演算部１では、同定トルク周波数決定部１ｂにおいて、同定トルクT_iの周波数f_iをタイヤ共振周波数f_kを用いて設定している。この点以外の演算方法等は実施例１の同定トルク演算部１と同様である。

〈同定トルク周波数決定部〉
同定トルク周波数決定部１ｂでは、振動伝達特性G(s)とタイヤ共振周波数f_kとを入力して、同定トルク周波数f_iを演算する。図１６は、モータ２からタイヤ１０へのトルク伝達特性を示すグラフである。図１６に示すように、30[Hz]付近で共振していることが分かる。振動伝達特性G(s)が減衰特性を示す周波数をf_L（例えば10[Hz]）以上とし、モータ２が出力可能な周波数をf_M（例えば500[Hz]）以下とすると、同定トルク周波数f_iはタイヤ共振周波数f_kに応じて、次の式（１４）より選択して設定する。

〈タイヤ伝達特性算出部〉
トルク伝達特性演算部１ｅにおいて、初期タイヤ駆動トルクT_g ^*から初期同定トルクT_i ^*を逆算する。図３の二慣性系モデルより、同定トルクT_iとタイヤ駆動トルクT_gは微分方程式により次の式（６）で示すことができる。

この式（６）から初期タイヤ駆動トルクT_g ^*から初期同意底トルクT_i ^*の間のトルク伝達特性を演算する。このトルク伝達特性をH(s)とすると、初期同定トルクT_i ^*は次の式（７）で計算することができる。

ここでΓ^-1[H^-1(s)]はH^-1(s)の逆ラプラス変換を表し、演算子「*」は時間領域での畳み込み積分を表す。このトルク伝達特性演算部１ｅにおける計算精度は摩擦円μWの推定精度に直接関係しないため、タイヤ１０と地面の間のばね定数K₂、タイヤ１０と地面の間の粘性抵抗C₂の値は概算で良い。
またトルク伝達特性演算部１ｅでは、H(s)からタイヤ共振周波数f_kを求める。

〔作用〕
実施例３の摩擦円推定装置１２では、同定トルクT_iの周波数をモータ２からタイヤ１０へのトルク伝達特性が共振特性となる周波数f_kに設定するようにした。そのため、モータ２から車輪１１に付与するトルクを小さくすることが可能となる。

〔効果〕
次に、実施例３の摩擦円推定装置１２の効果について以下に列記する。

（７）同定トルク演算部１は、同定トルクT_iの周波数f_iをモータからタイヤ１０へのトルク伝達特性が共振特性となる周波数f_kに設定した。
よって、モータ２から車輪１１に付与するトルクを小さくすることが可能となる。そのため、モータ２の損失を小さくすることができる。また摩擦円μWの推定可能領域を拡大することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１ないし実施例３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１ないし実施例３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１ないし実施例３では、同定トルクT_iをモータ２によって付与するようにしているが、ブレーキにより付与するようにしても良い。

１ 同定トルク演算部（同定トルク演算手段）
２ モータ（トルク付与手段）
３ 回転速度検出器（回転速度検出手段）
４ 接地面速度演算部（接地面速度演算手段）
５ 摩擦円推定部（摩擦円推定手段）
６ 車体速度演算部（車体速度演算手段）
７ スリップ率演算部（スリップ率演算手段）

Claims (7)

1. タイヤから車体に伝達する振動伝達特性が減衰特性となる周波数を有するトルクであって、前記タイヤの摩擦円推定において前記タイヤを装着した車輪に付与するトルクを演算するトルク演算手段と、
   車輪の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記トルクと前記車輪の回転速度とから前記タイヤと地面との相対速度である接地面速度を演算する接地面速度演算手段と、
   前記車輪に前記トルクを付与するトルク付与手段と、
   前記トルクと前記車輪の回転速度と前記接地面速度とから前記タイヤの摩擦円を推定する摩擦円推定手段と、
   を設けたことを特徴とする摩擦円推定装置。
2. 請求項１に記載の摩擦円推定装置において、
   前記同定トルク演算手段は、前記同定トルクの振幅を前記タイヤの駆動トルクが飽和するまで、時間の経過に応じて大きくすることを特徴とする摩擦円推定装置。
3. 請求項２に記載の摩擦円推定装置において、
   前記トルク付与手段は、前記同定トルクと運転者のアクセルペダル操作に基づいた要求トルクに基づいて前記車輪に駆動トルクを付与する手段であって、
   前記同定トルク演算手段は、前記同定トルクの振幅を大きくする速度を、前記要求トルクが増加する速度よりも速くなるように設定したことを特徴とする摩擦円推定装置。
4. 請求項１に記載の摩擦円推定装置において、
   車体速度を演算する車体速度演算手段と、
   前記車体速度と前記接地面速度とからタイヤのスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
   を設け、
   前記摩擦円推定手段は、前記同定トルクと前記スリップ率とから前記タイヤの摩擦円を推定することを特徴とする摩擦円推定装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の摩擦円推定装置において、
   前記同定トルク演算手段は、前記同定トルクの時間平均値を略ゼロとすることを特徴とする摩擦円推定装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の摩擦円推定装置において、
   前記同定トルク演算手段は、前記同定トルクの周波数を前記同定トルク付与手段から前記タイヤへのトルク伝達特性が共振特性となる周波数に設定したことを特徴とする摩擦円推定装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の摩擦円推定装置において、
   前記トルク付与手段は、モータであることを特徴とする摩擦円推定装置。

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